近期，南京經(jīng)濟開發(fā)區(qū)或?qū)⒑灱s一個半導(dǎo)體IDM項目。

據(jù)上海梧升電子科技（集團）有限公司（以下簡稱“梧升電子”）官微消息指出，該公司董事長張嘉梁于近日率代表團前往南京經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)進行考察交流，期間，雙方就“半導(dǎo)體IDM項目”進行了深入交流和探討。

消息指出，南京市棲霞區(qū)委書記、開發(fā)區(qū)黨工委書記黎輝對半導(dǎo)體項目給予了高度肯定，要求項目加快落戶，盡早開工。下一步，開發(fā)區(qū)將成立項目建設(shè)推進小組為項目進行服務(wù)，及時解決項目落地建設(shè)過程中的問題及難點。

盡管梧升電子并未透露該項目的投資金額等信息，但雙方工作小組已經(jīng)就落地協(xié)議的具體細節(jié)進行了充分溝通，項目擬于近期簽約。

資料顯示，梧升電子成立于2019年11月14日，注冊資本約3.84億元，主要從事電子科技領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)咨詢、技術(shù)開發(fā)、技術(shù)轉(zhuǎn)讓、技術(shù)服務(wù)，電子產(chǎn)品、電子顯示屏制造、加工（以上限分支機構(gòu)經(jīng)營）、批發(fā)、零售，展覽展示服務(wù)，文化藝術(shù)交流策劃，企業(yè)管理咨詢，商務(wù)信息咨詢等業(yè)務(wù)。

2020年6月3日，長電集成電路（紹興）有限公司300mm集成電路中道先進封裝生產(chǎn)線項目奠基儀式在紹興舉行。

Source：十一科技

2019年11月，浙江紹興市政府、越城區(qū)政府分別與長電科技簽訂合作框架協(xié)議和落戶協(xié)議，長電集成電路（紹興）有限公司落戶于越城區(qū)。2020年1月，長電集成電路（紹興）公司先進封裝項目在皋埠街道正式開工。

據(jù)越城發(fā)布此前報道，該項目總投資80億元，將瞄準集成電路晶圓級先進制造技術(shù)的應(yīng)用，為芯片設(shè)計和制造提供晶圓級先進封裝產(chǎn)品。項目分兩期建設(shè)，一期規(guī)劃總面積230畝，建成后可形成12英寸晶圓級先進封裝48萬片的年產(chǎn)能。二期規(guī)劃總面積150畝，以高端封裝產(chǎn)品為研發(fā)和建設(shè)方向，打造國際一流水平的先進封裝生產(chǎn)線。

長電科技CEO鄭力表示，長電集成電路紹興項目將聚焦先進封裝領(lǐng)域，持續(xù)研發(fā)投入，與國內(nèi)一流集成電路設(shè)計公司、終端產(chǎn)品供應(yīng)商等共同研發(fā)高端產(chǎn)品、5G迭代產(chǎn)品的封測解決方案，為人工智能的大力發(fā)展、5G的商業(yè)應(yīng)用、國家的信息技術(shù)安全作出應(yīng)有的貢獻。

紹興市委副書記、市長盛閱春則表示，長電科技項目的落戶是紹興集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展進程中的里程碑事件，必將為紹興市打造大灣區(qū)先進制造基地、構(gòu)建現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)體系注入強勁動力。

據(jù)外媒報道，美國半導(dǎo)體行業(yè)正在加緊游說，爭取獲得數(shù)百億美元的聯(lián)邦資金用于工廠建設(shè)和研究，以保持美國在芯片行業(yè)的領(lǐng)先優(yōu)勢。

芯片行業(yè)組織半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(SIA)提前提交草案，希望美國政府能夠提供370億美元扶持資金，包括為新建芯片工廠提供補貼，為尋求吸引半導(dǎo)體投資的州提供援助，以及增加研究經(jīng)費。

目前美國政府和國會正在努力應(yīng)對兩大挑戰(zhàn)，即減少美國在科技產(chǎn)品上對亞洲的依賴，以及與其他國家展開有效競爭。全球新型冠狀病毒疫情爆發(fā)加深了這些擔(dān)憂，并重新引發(fā)了有關(guān)政府應(yīng)在鼓勵創(chuàng)新方面發(fā)揮作用的辯論。

行業(yè)智庫信息技術(shù)與創(chuàng)新基金會總裁羅伯特·阿特金森(Robert Atkinson)表示，日益緊張的國際關(guān)系“推動了接受國家制定產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略的勢頭”。他說，過去此舉是為了保護鋼鐵產(chǎn)業(yè)，現(xiàn)在的共識更多是幫助朝陽產(chǎn)業(yè)，也就是那些追求先進技術(shù)的企業(yè)。

業(yè)內(nèi)人士認為，預(yù)計將出臺的立法、額外的新型冠狀病毒疫情救助資金、年度《國防授權(quán)法案》以及其他新出現(xiàn)的技術(shù)法案，都有可能成為這些提案的潛在載體。

雖然SIA的建議不太可能被全盤接受，但許多有影響力的議員和政府官員，包括商務(wù)部長威爾伯·羅斯(Wilbur Ross)和國務(wù)卿邁克·蓬佩奧(Mike Pompeo)，正在研究幫助該行業(yè)的方法。

羅斯指出：“通過支持國內(nèi)生產(chǎn)芯片，特朗普政府致力于確保美國擁有一個安全、有活力、具有國際競爭力的高科技生態(tài)系統(tǒng)?！泵绹鴩鴦?wù)院發(fā)言人對此表示支持，并表示該機構(gòu)“正與國會和業(yè)界密切合作，確保半導(dǎo)體行業(yè)的未來仍在美國?！?/p>

在美國國會，包括參議院少數(shù)黨領(lǐng)袖、紐約州民主黨參議員查克·舒默(Chuck Schumer)和印第安納州共和黨參議員托德·楊(Todd Young)在內(nèi)的一個兩黨議員小組，提出了一項1100億美元的技術(shù)支出計劃，其中包括半導(dǎo)體研究。

阿肯色州共和黨參議員湯姆·科頓(Tom Cotton)正在擬定一項與SIA的部分建議類似的法案。他說：“先進的微電子技術(shù)對美國未來的技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)地位至關(guān)重要，我們不能讓其他國家控制這些關(guān)鍵的供應(yīng)鏈?！?/p>

這些技術(shù)建議的規(guī)模遠遠超出了近年來的設(shè)想。自上世紀80年代中期以來，美國政府用于研發(fā)的資金占國內(nèi)生產(chǎn)總值(GDP)的比例下降了約一半。

英特爾和GlobalFoundries等美國公司仍然是世界上最大的芯片生產(chǎn)商巨頭，但只有12%的芯片是在美國本土生產(chǎn)的。

SIA的建議包括，向新建的半導(dǎo)體工廠提供50億美元的聯(lián)邦資金，該工廠將由私營部門提供資金并與之合作運營。英特爾首席執(zhí)行長鮑勃·斯旺(Bob Swan)今年4月致信美國國防部官員，建議英特爾與國防部合作建造和運營這樣的設(shè)施。英特爾拒絕置評。

另外150億美元將以整體撥款的形式提供給各州，用于獎勵新的半導(dǎo)體制造設(shè)施。根據(jù)SIA的提案草案，剩下的170億美元將增加聯(lián)邦研究資金，其中包括50億美元用于基礎(chǔ)研究，70億美元用于應(yīng)用研究，以及50億美元用于建設(shè)新的技術(shù)中心。

SISA總裁兼首席執(zhí)行官約翰·紐費爾（John Neuffer）說:“我們的計劃需要龐大的資金支持，但現(xiàn)在不采取行動的代價將對我們的經(jīng)濟、國家安全以及未來關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)地位造成更大的影響?！?/p>

與此同時，從制造商到芯片設(shè)計公司再到制造設(shè)備制造商，半導(dǎo)體行業(yè)的不同部門對上述援助的結(jié)構(gòu)存在分歧。例如，一名了解該提案的業(yè)內(nèi)人士批評了撥款計劃，因為各州之間經(jīng)常是為了獲得投資而競爭。

對于該計劃是否將主要惠及規(guī)模較大的企業(yè)，進一步鞏固它們在美國制造業(yè)所占的絕大多數(shù)份額，業(yè)內(nèi)也存在分歧。知情人士表示，SIA正尋求獲得行業(yè)批準，方法是將該提議的范圍擴大到足以讓該行業(yè)的許多部門從中受益。

另外，代表芯片制造設(shè)備公司和其它企業(yè)行業(yè)組織SEMI，幾個月來一直在推動購買機械的投資稅收抵免。SEMI總裁兼首席執(zhí)行官阿吉特·曼諾查（Ajit Manocha）表示，這樣的優(yōu)惠”將為所有其他提案提供堅實的基礎(chǔ)，立即生效，并縮小所有投資的成本差距，有效地’提高下限’，并通過其他目標項目減少所需金額”。

據(jù)國會助理表示，德克薩斯州共和黨參議員約翰·科寧(John Cornyn)和眾議員邁克·麥考爾(Michael McCaul)正在擬定一項法案，其中包括投資稅收抵免措施。這一條款也包括在SIA的建議中。

最現(xiàn)代化芯片工廠的建造成本通常超過100億美元，近年來，成本上升一直是私人減少美國制造業(yè)投資的一個主要因素。GlobalFoundries總部位于加州圣克拉拉，但隸屬于阿布扎比。兩年前，該公司決定停止開發(fā)當(dāng)時最先進的芯片，主要是因為成本問題。

此前，特朗普政府向全球最大的合同芯片制造商臺積電示好，后者表示將在明年至2029年期間斥資120億美元在亞利桑那州建廠。有些美國芯片制造商和國會議員抱怨說，這些資金應(yīng)該先流向愿意建廠的美國公司，然后再承諾給外國公司。

舒默所在的紐約州有幾家大型芯片制造工廠，其中包括GlobalFoundries運營的工廠。另外兩名議員批評說，這筆投資“不足以重建美國在微電子領(lǐng)域的制造能力”。

根據(jù)SIA的計劃，資金將專門用于在美國建廠，但對外國和國內(nèi)公司都適用。雖然SIA表示，它的計劃不會對公司催存在偏見，但業(yè)界和政府中的許多人士認為，50億美元的代工開發(fā)資金應(yīng)該成為英特爾建廠的動力，而不是為外國制造商建廠買單。

5月31日，受到大基金第二次投資的中芯國際發(fā)布公告表示，大唐及國家集成電路基金的聯(lián)屬公司可能參與建議人民幣股份發(fā)行。記者注意到，在各路資金紛紛涌入半導(dǎo)體行業(yè)之際，前期處于漲幅優(yōu)勢地位的半導(dǎo)體指數(shù)又一次進入調(diào)整，兩周跌幅超10%。

各路資本入場

天眼查數(shù)據(jù)顯示，截至5月26日，今年以來我國共新增20021家經(jīng)營范圍含“芯片、集成電路、MCU（微控制單元）”的企業(yè)，5月以來則新增3922家。另外，新增注冊資本方面，5月至今，國內(nèi)便有248家前述三類半導(dǎo)體企業(yè)新增注冊資本，其中增資額在千萬元級的不在少數(shù)。

與此同時，還有不少上市公司紛紛跨界半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，如太龍照明、天通股份、木林森、中潛股份、正業(yè)科技等。

半導(dǎo)體企業(yè)的快速擴張同時，各路資本紛紛加大對半導(dǎo)體行業(yè)的投入。如比亞迪5月底公告表示，旗下比亞迪半導(dǎo)體以增資擴股的方式，引入了紅杉中國基金等多家國內(nèi)外投資機構(gòu)合計19億元的戰(zhàn)略投資，投后估值近百億元。

值得注意的是，大基金一期已投資滬硅產(chǎn)業(yè)、雅克科技、安集科技等半導(dǎo)體材料公司。國家集成電路產(chǎn)業(yè)投資二期股份有限公司注冊資本達2041.5億元，較一期的1327億元的投資規(guī)模明顯加大。

天風(fēng)證券分析，從中長期維度上看，擴張半導(dǎo)體行業(yè)成長的邊界因子依然存在，下游應(yīng)用端以5G/新能源汽車/云服務(wù)器為主線，具體到國內(nèi)市場，“國產(chǎn)替代”下的 “成長性”優(yōu)于“周期性”。

泊通投資最新策略觀點認為，從歷史角度來看，我國半導(dǎo)體等高端科技和高端制造板塊的發(fā)展，預(yù)計將是螺旋上升的趨勢。在此背景下，半導(dǎo)體等相關(guān)板塊最好的投資策略應(yīng)當(dāng)是在不景氣的周期里以相對低的估值買入，同時在高估值、高預(yù)期的環(huán)境里適當(dāng)兌現(xiàn)，做“螺旋上升”的投資邏輯，并關(guān)注目標公司的自由現(xiàn)金流折現(xiàn)情況。

國信證券提醒，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)是涉及多方面的，國產(chǎn)化的第一步是先擺脫“卡脖子”，然后才是全方位國產(chǎn)化。

“市場對芯片設(shè)計、半導(dǎo)體設(shè)備的認識已經(jīng)很充分。而對半導(dǎo)體制造環(huán)節(jié)認識不夠，資本市場對半導(dǎo)體制造是被動型忽視的。”國信證券認為。

簡單來說，整個芯片要做出來包括了四個重要的步驟：設(shè)計、制造、封裝、測試。目前行業(yè)的大部分觀點認為，在芯片設(shè)計方面，華為海思和紫光展銳已逐步走向了前列，能與高通、聯(lián)發(fā)科等看齊。

芯片國產(chǎn)化替代非一蹴而就

國內(nèi)半導(dǎo)體行業(yè)自主可控是一大趨勢，但真正實現(xiàn)有一段較長的路要走。半導(dǎo)體領(lǐng)域是一個復(fù)雜精細而又分工明確的行業(yè)。所謂的四個環(huán)節(jié)，就需要全球各地眾多公司協(xié)同完成，即使是上述榜單中提及的全球前十位的半導(dǎo)體制造商，并非所有都能自己設(shè)計+制造芯片。據(jù)了解，目前在全球，能自己完成設(shè)計與制造的廠商只有少數(shù)，例如英特爾、德州儀器和三星。

相信不少人都聽說過ARM。在絕大部分移動電子產(chǎn)品，如智能手機芯片就采用ARM架構(gòu)，各大公司高通、蘋果、華為等芯片制作前都必須經(jīng)過ARM公司授權(quán)。由此可見，“全國產(chǎn)化”并不是投資幾臺設(shè)備就能達成。

話說回來，中國半導(dǎo)體銷售額占全球市場的三分之一，是最大的市場。隨著5G、物聯(lián)網(wǎng)、新能源汽車等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的推廣，半導(dǎo)體需求持續(xù)增長。這也是全球芯片“巨頭”不能失去中國市場的原因。

6月1日，上交所已受理中芯國際集成電路制造有限公司科創(chuàng)板上市申請，保薦機構(gòu)為海通證券和中金公司。

招股書顯示，中芯國際本次初始發(fā)行的股票數(shù)量不超過168,562.00萬股，不涉及股東公開發(fā)售股份，不超過初始發(fā)行后股份總數(shù)的25.00%，每股面值0.004美元，募集資金總額高達200億元。實際募集資金扣除發(fā)行費用后的凈額計劃投入3個項目：12英寸芯片SN1項目、先進及成熟工藝研發(fā)項目儲備資金、以及補充流動資金。

Source：公告截圖

其中，“12英寸芯片SN1項目”的募集資金投資額為800,000.00萬元，該項目載體為中芯國際的重要子公司中芯南方。中芯南方成立于2016年12月，該項目規(guī)劃月產(chǎn)能3.5萬片，已建設(shè)月產(chǎn)能6000片，是中國大陸第一條FinFET工藝生產(chǎn)線，也是中芯國際14納米及以下先進工藝研發(fā)和量產(chǎn)的主要承載平臺。

募集資金將用于將該生產(chǎn)線的月產(chǎn)能從6000片擴充到3.5萬片。中芯國際表示，14納米是中國大陸已量產(chǎn)、最先進的集成電路晶圓代工工藝，14納米以下工藝目前在中國大陸尚處于研發(fā)階段，繼續(xù)完善14納米工藝并開展14納米以下工藝技術(shù)研發(fā)，對于進一步保持并提升公司在中國大陸集成電路晶圓代工領(lǐng)域的技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢具有重要意義。

而先進及成熟工藝研發(fā)項目儲備資金項目的募集資金投資額為 400,000.00萬元，用于工藝研發(fā)以提升公司的市場競爭力。

集成電路，又稱芯片，是絕大多數(shù)電子設(shè)備的核心組成部分，被譽為“工業(yè)糧食”。它不僅在智能手機、電視機、計算機、汽車等電子設(shè)備方面得到廣泛的應(yīng)用，在軍事、通信、遙控等方面也不可或缺，對5G、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、自動駕駛等都是必不可少的基礎(chǔ)。

然而，芯片制造又是世界上最為復(fù)雜的制造業(yè)。以采用了20納米工藝的蘋果A8手機芯片為例，其在不足指甲蓋大小的空間里，包含了20億個晶體管結(jié)構(gòu)，內(nèi)部猶如一座超級城市。所以芯片被業(yè)界稱為“集人類超精細加工技術(shù)之大成”。

一個小小的芯片，是如何誕生的呢？在廣州市黃埔區(qū)中新知識城，有一家芯片制造企業(yè)——廣州粵芯半導(dǎo)體技術(shù)有限公司，擁有廣州第一條12英寸芯片生產(chǎn)線，也是廣東省及粵港澳大灣區(qū)目前唯一進入量產(chǎn)的12英寸芯片生產(chǎn)平臺。昨日，記者采訪了粵芯半導(dǎo)體市場及營銷副總裁李海明博士。

芯片制造“點沙成金”五步走

1.打造地基——晶圓

硅是芯片最重要的基礎(chǔ)材料，是地球上第二豐富的資源，但更多以二氧化硅，也就是沙子的形態(tài)儲存在地球上。制造芯片，首先要從二氧化硅提煉出高純度的硅晶體，制成硅錠，再切割成薄脆的圓盤形狀，拋光后形成晶圓，這相當(dāng)于芯片的“地基”。

李海明說，12英寸晶圓是指晶圓的直徑為12英寸，其他常見的晶圓尺寸，還有8英寸和6英寸?！熬A尺寸越大，在同一個圓片上生產(chǎn)切割的芯片就越多，但同時對材料技術(shù)和生產(chǎn)技術(shù)的要求也會更高。目前粵芯半導(dǎo)體主要生產(chǎn)12英寸晶圓。”

芯片就是以晶圓為“地基”，在上面“建房子”，把所需的電路和器件“建”在硅片上。“比如說，我們可以在上面沉積一層金屬薄膜，再把這層薄膜刻出圖形，留下一個金屬連線的圖案，也就是我們需要的電路。而在這層圖形上面還可以再做另一層，每層之間還可以做出互聯(lián)?！敝袊茀f(xié)首席科學(xué)傳播專家張宇識說。

2.光刻

由于芯片內(nèi)的距離以納米為單位，在這么小的范圍內(nèi)布一根根超細的電線是不現(xiàn)實的，所以芯片制造需要用到光刻工藝。

首先，在晶圓上涂一層特殊的光刻膠，再將包含數(shù)十億個電路元件的芯片藍圖制作成掩膜，利用光的投影將縮小版的掩膜投影到晶圓的光刻膠膜上。光刻膠膜發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，被光照的地方變得可溶于水，經(jīng)過顯影清洗后留下的圖案與掩膜上一致。再用特制的化學(xué)藥水蝕刻暴露出來的晶圓，蝕刻完成后，清除所有光刻膠，便得到縱橫交錯的電路溝槽。

3.摻雜

所謂摻雜，是通過離子注入，賦予硅晶體管的特性。為了改變某些區(qū)域的導(dǎo)電性，覆蓋著光刻膠的晶圓經(jīng)過離子束（帶正電荷或負電荷的原子）轟擊后，未被光刻膠覆蓋的部分嵌入了雜質(zhì)（高速離子沖進未被光刻膠覆蓋的硅的表面），硅里進入了雜質(zhì)，便會改變某些區(qū)域硅的導(dǎo)電性。

4.薄膜沉積

通過化學(xué)或者物理氣相金屬沉積，再重復(fù)光刻和蝕刻工藝，進行金屬連接。一個正常運作的芯片需要連接數(shù)以百萬計的傳導(dǎo)線路，包含幾十層結(jié)構(gòu)，每層結(jié)構(gòu)的形成，都離不開光刻和蝕刻。平面上看，像密集交織的高速公路；立體上看，像是擁有許多房間、樓宇的“超級城市”。

5.封裝與測試

封裝環(huán)節(jié)，即把裸片放在一塊起到承載作用的基板上，把管腳引出來，然后固定包裝成為一個整體。封裝后測試，即對已制造完成的芯片進行結(jié)構(gòu)及電氣功能的確認，以保證芯片符合系統(tǒng)的需求。

國產(chǎn)芯片需要補哪些短板

EDA、IP和設(shè)計服務(wù)

從上述制造工藝開始看出，掩膜，即芯片藍圖的復(fù)雜程度，是決定芯片性能的關(guān)鍵。

其中，在芯片設(shè)計領(lǐng)域，有一家不得不提的“圖紙”提供商——英國ARM公司。它是全球領(lǐng)先的半導(dǎo)體知識產(chǎn)權(quán)（IP）提供商，全世界超過95%的智能手機和平板電腦都采用ARM架構(gòu)，包括蘋果、華為。

根據(jù)自身產(chǎn)品的性能需求，在“圖紙”上進行進一步改造，需要用到專門的設(shè)計軟件，統(tǒng)稱為EDA軟件。在EDA軟件全球市場中，德國以及美國技術(shù)領(lǐng)先。EDA、IP和設(shè)計服務(wù)，是整個芯片產(chǎn)業(yè)的技術(shù)源頭，也是中國芯片產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)中最為薄弱的環(huán)節(jié)。

極紫外線光刻機

制造芯片需要大量精致的光學(xué)技術(shù)、材料技術(shù)以及精密的加工技術(shù)。其中的高精度光刻機，更是整個芯片產(chǎn)業(yè)的命門之所在。目前，全球僅有極少數(shù)的光刻機設(shè)備廠商能夠研制出高端光刻機，而荷蘭的ASML則擁有全球晶圓廠光刻機設(shè)備高達八成的市場份額。

該公司最先進的EUV（極紫外線）光刻機已經(jīng)能夠制造7納米以下制程的芯片。在這臺光刻機中，每秒在真空環(huán)境中，從底部容器流出5萬滴融化的錫液，激光束照射每一滴液體產(chǎn)生等離子體，從而釋放出更短的波長，產(chǎn)生極紫外線，通過超高精度的反射鏡引導(dǎo)光線。這臺光刻機也被稱為現(xiàn)代工業(yè)的皇冠，是地球上最精密的儀器之一。

去年國產(chǎn)芯片產(chǎn)量達2018億塊

過去幾年，國產(chǎn)芯片產(chǎn)量大增。以2019年數(shù)據(jù)為例，國產(chǎn)芯片產(chǎn)量達到2018億塊，同比增長16%，不過在核心芯片方面自給率仍然很低，不足3%。

“我們和國外領(lǐng)先企業(yè)相比，比如英特爾、三星，大概有2-3個世代以上的差異。”李海明坦言，目前粵芯50%以上的原材料晶圓是日本提供的，薄膜、刻蝕、擴散等生產(chǎn)設(shè)備的制造技術(shù)幾乎都掌握在國外廠商手里。

大灣區(qū)是芯片需求高地

廣東是中國主要的集成電路元器件市場和重要的電子整機生產(chǎn)基地，占據(jù)60%以上的集成電路市場需求。

“粵港澳大灣區(qū)最大的優(yōu)勢是，在這里能找到不同等級的電子產(chǎn)品。從廣州到東莞再到深圳，這一帶是中國重要的消費型電子產(chǎn)品制造發(fā)源地。珠江另一岸，從廣州到佛山、中山到珠海，這一帶又是中國非常重要的大中型家電生產(chǎn)基地。所以，粵港澳大灣區(qū)是所有電子行業(yè)企業(yè)都能夠找到貼近市場、又找到后端應(yīng)用資源的地方。”李海明說。

2018年底，廣州市出臺《加快發(fā)展集成電路產(chǎn)業(yè)的若干措施》，明確將集成電路作為廣州市產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略重點。廣州擁有泰斗微電子、潤芯、硅芯、新岸線、昂寶、安凱等一批集成電路設(shè)計企業(yè)，以及興森快捷、安捷利、風(fēng)華芯電、新星微電子等一批封裝測試企業(yè)，粵芯項目更是填補芯片制造空白。

粵芯半導(dǎo)體逆勢增資

疫情是否對粵芯的生產(chǎn)造成影響？李海明表示，2020年第一季度，粵芯半導(dǎo)體在受到新冠肺炎疫情影響的情況下，超額完成了預(yù)計生產(chǎn)出貨目標——首季產(chǎn)出高出預(yù)期25%。

今年2月，粵芯半導(dǎo)體二期項目成功擴產(chǎn)簽約，新增投資65億元。粵芯半導(dǎo)體逆勢增資擴產(chǎn)為發(fā)展按下“啟動鍵”的同時，也摁下“加速鍵”，朝著釋放產(chǎn)能、滿足粵港澳大灣區(qū)芯片市場需求的方向加速。

如果硅基走到了盡頭，那么全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)必須找到新的材料“續(xù)命”。2009年，半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展路線圖委員會(ITRS)將碳基納米材料列入延續(xù)摩爾定律的未來集成電路技術(shù)選項，但是在其后的時間里，碳納米材料的研究進展并沒有給業(yè)界交出滿意答卷。

近日，中國科學(xué)院院士、北京大學(xué)電子學(xué)系教授彭練矛和張志勇教授團隊宣布他們把碳基半導(dǎo)體技術(shù)從實驗室研究向產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用推進了一大步。5月22日，該團隊在《科學(xué)》(Science)雜志發(fā)表《用于高性能電子學(xué)的高密度半導(dǎo)體碳納米管平行陣列》論文，介紹了其最新發(fā)展的多次提純和維度限制自組裝方法。由于解決了長期困擾碳基半導(dǎo)體材料制備的問題，這個方法的成果令業(yè)界振奮，但從實驗室到產(chǎn)業(yè)化還必須經(jīng)歷漫長的路。

高性能碳納米管的重大飛躍

每一種技術(shù)都有它的生命周期，現(xiàn)有的硅基芯片制造技術(shù)即將觸碰其極限，碳納米管技術(shù)被認為是后摩爾技術(shù)的重要選項之一。

相對于傳統(tǒng)的硅基CMOS晶體管，碳管晶體管具有明顯的速度和功耗綜合優(yōu)勢。IBM的理論計算表明，若完全按照現(xiàn)有二維平面框架設(shè)計，碳管技術(shù)相較硅基技術(shù)具有15代、至少30年以上的優(yōu)勢。斯坦福大學(xué)的系統(tǒng)層面的模擬表明，碳管技術(shù)還有望將常規(guī)的二維硅基芯片技術(shù)發(fā)展成為三維芯片技術(shù)，將目前的芯片綜合性能提升1000倍以上。

業(yè)界對碳納米管寄予厚望，2017年在臺積電IEDM大會上，臺積電CTO孫元成就報告了關(guān)于碳納米管的消息。

但碳管技術(shù)“理想很豐滿，現(xiàn)實很骨感”，碳基在理論上和模擬層面的理想值曾讓IBM和英特爾為此進行了很多年的探索，但是都遇到了瓶頸。2005年，Intel的器件專家發(fā)表論文，結(jié)論是無法制備出性能超越硅基n型晶體管的碳納米管器件，其后Intel放棄了碳基集成電路技術(shù)。在技術(shù)路線上，IBM與英特爾都選擇了傳統(tǒng)的“摻雜”工藝制備碳納米管晶體管。

彭練矛院士和張志勇團隊在2001年進入該領(lǐng)域，選擇了與英特爾IBM不同的另外一條路，發(fā)展了一整套碳納米管CMOS集成電路和光電器件的“無摻雜制備技術(shù)”。在2017年首次制備出柵長5納米的碳管晶體管這一世界上迄今為止最小的高性能晶體管，綜合性能比當(dāng)時最好的硅基晶體管領(lǐng)先10倍，接近了量子極限，該成果的論文發(fā)表在2017年的《科學(xué)》雜志上。

2018年，該團隊再次突破了傳統(tǒng)的理論極限，發(fā)展出新原理的超低功耗的狄拉克源晶體管，能夠滿足未來超低功耗集成電路的需要，為超低功耗納米電子學(xué)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，該論文發(fā)表在2018年的《科學(xué)》雜志上。

在今年5月22日發(fā)表在《科學(xué)》雜志的論文上，彭練矛院士和張志勇教授團隊闡述了其最新發(fā)展的多次提純和維度限制自組裝方法。這個方法解決了長期困擾碳基半導(dǎo)體材料制備的材料純度、密度和面積問題，純度達到了99.99997%左右，密度從5納米到10納米，每微米100根到200根碳納米管，這個材料基本上具備了做大規(guī)模集成電路的可能性。

在此論文發(fā)表后，杜克大學(xué)教授Aaron Franklin說，10年前他幫助IBM公司確定了碳納米管純度和密度的目標，當(dāng)時很多人認為這無法實現(xiàn)?，F(xiàn)在彭練矛和張志勇團隊實現(xiàn)了突破，“這確實是一項了不起的成就，是高性能碳納米管晶體管的重大飛躍?！盇aron Franklin表示。

北京碳基集成電路研究院的技術(shù)人員向記者表示，碳基技術(shù)有著比硅基技術(shù)更優(yōu)的性能和更低的功耗，性能功耗綜合優(yōu)勢在5到10倍，這意味著碳基芯片性能比相同技術(shù)節(jié)點的硅基芯片領(lǐng)先三代以上。比如采用90納米工藝的碳基芯片有望制備出性能和集成度相當(dāng)于28納米技術(shù)節(jié)點的硅基芯片;采用28納米工藝的碳基芯片則可以實現(xiàn)等同于7納米技術(shù)節(jié)點的硅基芯片。這為已經(jīng)走在極限值邊緣的全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)打開了另外一扇大門。

對于彭練矛院士團隊的突破，元禾璞華管理合伙人、投委會主席陳大同表示：“彭院士團隊對于碳基半導(dǎo)體的研究絕對是世界級原創(chuàng)性技術(shù)，具有前瞻性，未來在半導(dǎo)體材料和芯片領(lǐng)域有非常大的優(yōu)勢和機會?！?019年，中國科學(xué)院微電子所葉甜春所長在參觀完4英寸碳基半導(dǎo)體實驗線時曾表示：“碳基半導(dǎo)體的研究和工業(yè)化實踐是中國第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中不可缺少的一個重要組成部分。”

碳基半導(dǎo)體需穿越“死亡谷”

世界的進步需要科學(xué)家不斷發(fā)現(xiàn)新物質(zhì)規(guī)律和新理論，但從一扇窗變成一條新路，需要龐大的創(chuàng)新鏈齊心協(xié)力。在硅基的技術(shù)路線上我們一直跟隨，在碳基路線上中國科學(xué)家已經(jīng)從理論和實驗上實現(xiàn)了世界級的突破。接下來我們該如何從實驗室的“123”，穿過“456”的“死亡谷”，進入到產(chǎn)業(yè)化的“789”呢?

記者還記得2017年采訪彭練矛院士和張志勇教授時他們的焦慮：一個顛覆性技術(shù)，從實驗室到產(chǎn)業(yè)界，中間還需要進行工程化研究，只有工程化、成熟化的技術(shù)，產(chǎn)業(yè)界才敢接手。

北京碳基集成電路研究院于2018年9月正式登記成立，它的發(fā)起單位有北京大學(xué)、中科院微電子所等多家單位，彭練矛院士擔(dān)任院長。業(yè)內(nèi)人士都知道著名的比利時IMEC(大學(xué)校際微電子研究中心)實驗室，早期是由政府投資，現(xiàn)在其80%的收入來自企業(yè)，這個頂級的實驗室對于全球集成電路發(fā)展做出了巨大貢獻。包括英特爾、ARM、臺積電等許多業(yè)界巨頭都是它的客戶，這些巨頭的新技術(shù)在進入大規(guī)模生產(chǎn)線之前，其新技術(shù)工程化都交給IMEC來完成。碳基集成電路的發(fā)展同樣需要這樣的機構(gòu)。目前來看，北京碳基集成電路研究院的目標是希望成為碳基集成電路產(chǎn)業(yè)的“IMEC”。

彭練矛對《中國電子報》記者表示：“北京碳基集成電路研究院希望能夠在工程化方向上不斷前進，做技術(shù)成熟度由4到8的事情，最終將技術(shù)轉(zhuǎn)給企業(yè)。產(chǎn)業(yè)化和商業(yè)化的事情一定要由公司來做，研究院是做技術(shù)研發(fā)的?！?/p>

應(yīng)該說，這次北京碳基集成電路研究院的“多次提純和維度限制自組裝方法”問世，將碳基技術(shù)從實驗室向工業(yè)化推進了一大步，那么下一步還有哪些挑戰(zhàn)，還有哪些“死亡谷”需要穿越?

行業(yè)分析人士對《中國電子報》記者表示：“這是很令人興奮的事情，但是從論文到新技術(shù)再到產(chǎn)品到商品有很長的路要走，需要進一步加大研發(fā)。目前已經(jīng)有很多新材料被研發(fā)出來，包括氮化鎵、碳化硅等，但從長期來看，硅還是難以被取代的?！?/p>

半導(dǎo)體業(yè)內(nèi)分析人士韓曉敏認為，碳基是集成電路重要發(fā)展方向之一，但是目前產(chǎn)業(yè)生態(tài)中愿意跟進的企業(yè)還不多。還需進一步突破成本限制，在設(shè)備和器件等工藝方面還需建立成熟的規(guī)范流程，在產(chǎn)品方向上，與硅基芯片結(jié)合不緊密的領(lǐng)域有望最先突破。

從實驗室到產(chǎn)業(yè)化，中間的“死亡谷”有哪些“陷阱”和挑戰(zhàn)?本源量子是中國一家量子計算領(lǐng)域的創(chuàng)業(yè)公司，本源量子副總經(jīng)理張輝在接受《中國電子報》記者采訪時表示，從科研品到工業(yè)品，其中面臨的挑戰(zhàn)包括資金的持續(xù)保證、理念的轉(zhuǎn)變以及與現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)的兼容等?！芭c現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)的兼容至關(guān)重要，如果現(xiàn)有半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)從儀器、設(shè)備、工藝流程上可大部分借用，那么將大大提升產(chǎn)業(yè)跟進的速度?！彼f。

事實上，硅基集成電路產(chǎn)業(yè)之所以有今天的豐富、成熟生態(tài)，每一個環(huán)節(jié)都投入巨大。英特爾每年的研發(fā)投入占銷售收入超過20%，臺積電過去5年的研發(fā)投入是3440億元。也正是因為如此，產(chǎn)業(yè)鏈很難“棄硅另起爐灶”，所以兼容至關(guān)重要。

那么硅基生態(tài)鏈上相關(guān)技術(shù)與工藝設(shè)備流程，比如光刻機、軟件設(shè)計工具、測試儀器、生產(chǎn)工藝流程等，在碳基上是否能用?彭練矛院士給出的答案是：“使用率大約能達到80%~90%，但碳管材料的清洗、刻蝕等步驟需要特殊處理，碳管器件的模型需要單獨建立?！?/p>

目前解決了碳納米材料的純度、密度問題?！跋乱徊竭€需要確保材料的工藝穩(wěn)定性和均勻性，更重要的是和其他器件和IC制備的良好兼容性，這是一個綜合的事情?，F(xiàn)代芯片制備有上千個步驟，其中一步做不好，就沒有好的產(chǎn)品。最后是一個系統(tǒng)優(yōu)化的問題，材料、器件、芯片設(shè)計等密不可分?！迸砭毭f。

碳納米管未來有很好的應(yīng)用前景?！坝捎谔蓟馁|(zhì)的特殊性，它能讓電路做到像創(chuàng)可貼一樣柔軟，這樣的柔性器械如果應(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域，將使患者擁有更加舒適的檢查體驗;在一些高輻射、高溫度的極端環(huán)境里，碳基材質(zhì)所制造出的機器人可以更好地代替人類執(zhí)行危險系數(shù)高的任務(wù);碳基技術(shù)若應(yīng)用到智能手機上，因其擁有更低的功耗，將使待機時間延長?！睆堉居孪蛴浾呓榻B說。

5月26日，北京碳基集成電路研究院舉行成果發(fā)布儀式。TCL等幾家大企業(yè)的工業(yè)研究院相關(guān)人員也有到場，工業(yè)界關(guān)注的焦點是什么?“工業(yè)界還是關(guān)注技術(shù)何時能夠成熟到可以被使用，包括成本和可靠性等工程問題?！迸砭毭硎荆@本就是企業(yè)該做的。

而工業(yè)界很難在一項技術(shù)還沒看到投資回報時進行投入，如果碳基技術(shù)想要工程化，需要北京碳基集成電路研究院成為碳基領(lǐng)域的“IMEC”。記者了解到，如果要繼續(xù)往前推進，北京碳基集成電路研究院按照200人的規(guī)模，再加上實驗平臺，每年需要的資金約為2億元，并且需要確保十年以上的資金投入，約為20億元。但是直到現(xiàn)在，還沒有企業(yè)關(guān)注到該研究院的價值。

不久前，阿里巴巴宣布未來3年將投入2000億元來研發(fā)芯片、云操作系統(tǒng)等，而騰訊云宣布將投入5000億元進行新基建相關(guān)技術(shù)的研發(fā)。在云計算的競爭越來越激烈的當(dāng)下，從云操作系統(tǒng)到芯片全線布局，正在成為越來越多的巨頭的選擇。目前阿里巴巴已經(jīng)有了“平頭哥”這家芯片公司，那么未來騰訊有沒有可能也會進入芯片領(lǐng)域呢?如果有可能，期望中國的巨頭企業(yè)能夠看到這樣的信息，能夠關(guān)注到“碳基”集成電路的新機會。